三相四线制下谐波和无功综合补偿的研究

补偿无功和谐波治理有多种方式,本文从经济性和补偿性能两方面综合考虑,采用了静止无功补偿器(SVC)和有源电力滤波器(APF)联合运行的方案,SVC由固定电容(FC)和晶闸管控制电抗器(TCR)构成,APF则由四桥臂电压型变换器构成。SVC用来补偿无功功率和基波负序电流,APF用来补偿谐波和零序电流。 本文详细推导了用SVC来补偿负载无功功率和基波负序电流的控制算法,给出了SVC总体控制的框图,并且分析了SVC系统在DQ旋转坐标下的单相等效模型,通过对模型的分析和综合得到了SVC的PI控制器参数,仿真结果证明了控制算法和模型分析的正确性,完全补偿了系统的基波负序电流和基波正序无功电流。 本文详细分析了三相四线系统中谐波电流的检测方法,通过对四桥臂电压型变换器进行建模分析得到了APF的无差拍电流控制的方程,详细介绍了APF的三维空间矢量调制的方法。APF的控制分为电压控制外环和电流跟踪内环,本文还给出了APF的总体控制框图。仿真结果验证了谐波检测算法和APF控制算法的正确性,获得了良好的谐波补偿效果,补偿之后THD可以降到5%左右。 对于单独的APF的控制或者单独的SVC的控制的研究已经很多,但是对于APF和SVC联合运行的稳定控制的研究在文献中还很少见到。本文详细的研究APF和SVC联合运行中的相互影响问题及其提高系统稳定性的策略。 本文对系统进行了细致的计算机仿真,并且采用DSP和CPLD实现了系统的数字化控制,搭建了一台5kVA的系统样机,并基于此实验平台实现了所有控制算法。实验系统具有优越的谐波抑制和无功补偿的性能,纠正了系统的不平衡,经过补偿之后,系统的功率因数接近1,THD降到5%左右。